v錐流量計問題

1、探討V錐流量計的檢定及流出系數(shù)和可膨脹系數(shù)問題1V錐流量計的檢定問題現(xiàn)在很多V錐流量計是無法按照說明書中的指標(biāo)進(jìn)行檢定的。比方口徑、溫度、壓力、不確定度、流出系數(shù)、可膨脹系數(shù)、范圍度等。情況如此，又怎樣作出廠檢定呢？令人產(chǎn)生很大的置疑。如下表給的一些指標(biāo)StandardAccuracy:From0.5%ofactualflow(certainfluidsandReynoldsnumberapplicationsrequirespecialcalibrationstoachievethisvalue).Repeatability:0.1%orbetter.HowRanges:10:1andgre

2、ater.StandardBetaRatios:0.45through0.80,specialbetasavailable.HeadLoss:VarieswithbetaratioandDP.InstallationPipingRequirements:Typically0-3diametersupstreamand0-1diametersdownstreamoftheconearerequired,dependingonfittingsorvalvesintheadjacentpipeline.MaterialsofConstructionInclude:Duplex2205,304,or3

3、16stainlesssteel,HastelloyC-276,254,SMO,carbonsteels.Specialmaterialsonrequest.LineSizes:0.5to120orlarger.EndFittings:Flanged,threaded,huborweld-endstandard.Othersonrequest.Configurations:Precisionflowtubeandwafer-type.Calibratedforcustomerapplication.ASMEB31.38nstructionavailable.ApprovalsfortheVCo

4、ne:Canadiancustodytransferapproved.2流出系數(shù)問題流出系數(shù)（Dischargecoefficient）C,IS04006中對節(jié)流式流量計的流出系數(shù)的定義為：對不可壓縮流體流量，實際流量和理論流量的比值（可壓縮流體是和可膨脹系數(shù)的積作為比值），q(-卩4)2表示為：1）Cmd2(2-Ap-p24i即C=f（qm，B,p,P,p,d）,C是諸多參數(shù)的函數(shù)。對一個節(jié)流式流量計要取得此值，有兩種方法。一個是按照標(biāo)準(zhǔn)文件給出的公式計算,比如孔板按公式（2）計算；另外一個是對流量計實測得到。C=0.5961+0.0261/?2-0.216+0.000521190008+0

5、.0188+0.0063+1U.U斗.二；+Li,08e2）理論計算：對標(biāo)準(zhǔn)孔板,按照公式（2）計算。實際測量：按照公式（1）,測量qm，B,p,P,p,d計算得到。V錐流量計，由于沒有標(biāo)準(zhǔn)文件可依，流出系數(shù)只能實測。參照ISO4006中定義，只能用不可壓縮流體測得。3可膨脹系數(shù)問題ISO4006中對氣體可膨脹系數(shù)（Expansibilityfactor）（）定義為：在計算可壓縮流體流量時，考慮膨脹性的一個系數(shù)，表示為3）對于標(biāo)準(zhǔn)孔板，得到可膨脹系數(shù)，有兩種方法，一種是按照標(biāo)準(zhǔn)文件ISO5167-給出6.41+0.35卩4如kp14）的公式（4）計算FLOMEKO98論文中NEL的M.Harr

6、is給出了如下公式5）01020304050PressurepMPayceuodxodoca)s-圖109876543Xceuodx0一dolcQS-Fig.3.Isentropicexponentkforhypotheticalnaturalgasmixturewiththefollowingmolarfractions:0.8ethane.0.15thaneand0.05propaneandforpressuresfrom0to50MPaandtemperaturesfrom245to345K.公式（4）是把等熵指數(shù)看做常數(shù)，可膨脹系數(shù)和101520253035404550Pressure

7、pMPaFig.4.Relativeerrorintheflow-rateofmethaneE(gqj)/qmeasuredbyanorificeplatewithcomertappingswhenusingtheisentropicexponentofrealgas(?)insteadofidealgas(g().Thepressurepvariesfrom5to50MPain1MPasteps,temperatureTfrom245to305Kin20KstepsandthedifferentialpressureApfrom10to90kPain40kPasteps.圖3ApkP1是線性

8、關(guān)系；但是公式（5）則把和的關(guān)系當(dāng)作指數(shù)關(guān)系。從圖1、圖2、圖3可以看出等熵指數(shù)k并不是常數(shù)，是p1隨溫度、壓力變化的。第二種方法是，用不可壓縮流體，先測流出系數(shù)C，再用可壓縮流體測出流出系數(shù)和可膨脹系數(shù)的乘積C，再用C除C，得到。V錐流量計，由于還沒有標(biāo)準(zhǔn)文件可依，無法用第一種方法（標(biāo)準(zhǔn)文件給出的公式）,只能用第二種方法（實測）；即每臺出廠的V錐流量計，必須做兩次檢定，第一次用不可壓縮流體做出C,第二次用可壓縮流體做C，然后用C除CS得到。現(xiàn)在V錐流量計所有給出的可膨脹系數(shù)，還沒有得到公認(rèn),沒有形成標(biāo)準(zhǔn)，實際上是不“合法”的。雖然如此，但是McCrometer還是給出了計算公式，有待進(jìn)一步驗

9、證V錐流量計的流出系數(shù)Y=1-(0.649+0.伽護(hù)7=1-(0.755+6.78733)-C的實際不確定度超過0.5%。V流量計標(biāo)準(zhǔn)型的可膨脹系數(shù)計算式Wafer-cone的可膨脹系數(shù)計算式/看作kp1取得V錐流量計C和的第三種方法，是NEL和McCrometer的三位博士在2001年的一次國際流量會議的論文中給出的，其基本思想是：根據(jù)ISO5167-，把和是線性關(guān)系，用氣體作介質(zhì)試驗，把C和的乘積求出。并且認(rèn)為和管徑及雷諾數(shù)無關(guān)，是否和介質(zhì)物性有關(guān)沒有解釋。這個方法是被用來使V錐流量計標(biāo)準(zhǔn)化的，構(gòu)思巧妙。但是，隨著ISO5167-2對孔板的可膨脹系數(shù)的修訂，使其有很多問題無法解釋。是否能得

10、到公認(rèn)尚未可知。這個方法也被天津大學(xué)的徐英先生使用，得到了比NEL更好的結(jié)果。McCrometer給出絕熱過程的可膨脹系數(shù)Y如下式RissimplyavariabletokeeptheYequationmanageableYistheadiabaticexpansionfactorAPisthedifferentialpressuremeasuredacrosstheVConeinpoundspersquareinchPListhestaticlinepressuremeasuredupstreamofthemeterinpsia0isthemeterbetaratiokisthefluidi

11、sentropicexponentatflowingconditions試驗不確定度超過0.2%4對可膨脹系數(shù)的探討 4)qIB2從可膨脹系數(shù)的來歷分析，=-m,它是管道幾何尺寸、流量、壓差、扌-d2-C(2Ap-p2密度、流出系數(shù)的函數(shù)；它是由于氣體在壓力(壓差)變化處，造成的密度變化影響流量變化，修正流量數(shù)值的一個系數(shù)。在流動中，與過程有關(guān)，在伯努利方程中引入了等熵指數(shù)，方便計算使用了比熱比k。由此看來，可膨脹系數(shù)在要求以較小不確定度給出時，應(yīng)該仔細(xì)研究氣體狀態(tài)參數(shù)的影響。5.V錐流量計的檢定現(xiàn)在還沒有建立起標(biāo)準(zhǔn)的情況下，V錐流量計只能是在出廠時對每臺作實際的流量試驗，作出流出系數(shù)，對測量

12、氣體的還需作出可膨脹系數(shù)。McCrometer公司實際上也在繼續(xù)作著探討工作，如他們在試驗報告中也給出了較為實際3.4CalculationsforCompressibleFluids(gasesandvapors)3.5SimplifiedFormulasforYGasExpansionFactor3.5.1YexpansionfactorcorrectionforAPandpressure.Y-1p_Ysizin9|_YsizingPrizing少P-sizingAPandAPsangmustbeinthesameunits,PandPsangmustbeinthesameunits3.5

13、.2YgasexpansionfactorcorrectionforAPonly.Y=1-APk2k2fromsizingreport,APunitsmustbethesameasonthesizingreport3.5.3YexpansionfactorcorrectionforAPandpressure.Y=1-k3P3k3fromsizingreport,APandPunitsmustbeinthesameunitsasonthesizingreport表2McCrometer公司給出的計算氣體可膨脹系數(shù)的公式的可膨脹系數(shù)的公式，如表2。他們也在極力使V錐流量計標(biāo)準(zhǔn)化，但是還有許多工作要作。5討論我們認(rèn)為上面提出的幾個問題，目前沒有得到正確的答案。V錐流量計，沒有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)可依，使用McCrometer公式計算流出系數(shù)、可膨脹系數(shù)的方法造成的不確定度大大超出了要求，繼續(xù)使用，是否是不科學(xué)的？V